# 碱金属和碱土金属（s区元素，无H） Canonical: https://www.mirstar.net/2026/03/08/%E7%A2%B1%E9%87%91%E5%B1%9E%E5%92%8C%E7%A2%B1%E5%9C%9F%E9%87%91%E5%B1%9E%EF%BC%88s%E5%8C%BA%E5%85%83%E7%B4%A0%EF%BC%8C%E6%97%A0H%EF%BC%89/ Author: onlymatt Published: 2026-03-08T11:00:00.000Z Updated: 2026-10-21T11:21:55.805Z Categories: Chemistry, Inorganic Chemistry Tags: Element Chemistry ## 单质 ### 单质的物理性质 除了$Ba$是淡黄色的以外，其余的碱金属和碱土金属都是银白色的。 单质的物理性质主要在于： - 熔点：碱金属的熔点很低，其中$Cs$是少数可以在手心就融化的金属之一 - 硬度：碱金属都很软 - 密度：$Li$的密度只有水的一半，$Na$、$K$的密度都小于水 这三个性质从上到下都是增加的 碱土金属的熔点、硬度、密度都要大于碱金属 ### 单质的化学性质 ##### 与$H_2O$反应 > 锂、钙、锶、钡与水反应没那么剧烈，而铍和镁与水会生成致密的氢氧化物保护膜，$Mg$只与热水反应、$Be$与水蒸气都不反应 - $2Na + 2H_2O \to NaOH + H_2\uparrow$ 即 $M + H_2O \to MOH + H_2$ ##### 与$NH_3$ $Na$在液$NH_3$中可以形成$Na^+(NH_3)$和$e^-(NH_3)$ 溶液颜色为淡蓝色，具有导电性和还原性。 放置一段时间后会生成白色的固体：$NaNH_2$ 即为： $2Na + 2NH_3 \to 2NaNH_2 + H_2$ ##### 与$H_2$ $$Ca + H_2 \to CaH_2$$ $CaH_2$具有很强的还原性，灰色的离子晶体；碱金属氢化物均为白色晶体，热稳定性差。 ### 单质的制备 #### 电解法 可以通过电解$NaCl$得到$Na$和$Cl_2$ $Na$一般采用电解法，过程中要加入$CaCl_2$作为助溶剂。 $Be$也可以采用电解法，但是过程中要加入$CaCl_2$或者其它氯化物增加其离子性，因为$BeCl_2$具有很强的共价性。镁、钙、锶、钡都可以通过电解氯化物得到。 #### 热还原法 可以用$Na$、$K$等活泼金属还原得到其他金属，比如$K$就是用$Na$还原得到的。 但是值得注意的是， $$Na(l) + KCl(l) \to NaCl(l) + K(g)$$ 虽然$Na$的还原性弱于$K$，但是$K$的沸点低于$Na$，因此可以实现这个过程。 ## 氧化物 碱金属中，$Li$在空气中燃烧不会生成过氧化物，只会得到$Li_2O$； $Na$在空气中燃烧也只会得到过氧化钠$Na_2O_2$；而其他的碱金属可以生成超氧化物甚至臭氧化物。 碱土金属中，在空气中燃烧只有$Ba$会得到$BaO_2$其余的碱土金属都只会得到普通氧化物 ### 普通氧化物 * 碱金属的普通氧化物从上到下熔点降低；碱土金属的氧化物的熔点比碱金属的要高得多。 #### 与$H_2O$反应 $Na_2O + H_2O \to 2NaOH$ * $BeO$、$MgO$经过煅烧后与$H_2O_2$不反应 #### 制备 碱金属的普通氧化物都可以通过碱金属的叠氮化物/单质与它们的硝酸盐、亚硝酸盐、过氧化物反应得到。 $2Na + Na_2O_2 \to 2Na_2O$ * 碱土金属的普通氧化物可以其碳酸盐、氢氧化物、硫酸盐、硝酸盐得到（因为其极化力较大，可以夺取含氧酸中的氧） ### 过氧化物 可以看成$H_2O_2$的盐。 #### 与$H_2O$/酸反应 与水生成碱、氧气 $4Na_2O_2 + 2H_2O \to 4NaOH + O_2\uparrow(H_2O_2)$ 与酸生成盐和$H_2O_2(O_2\uparrow)$ #### 与$CO_2$反应 $2Na_2O_2 + 2CO_2 \to 2Na_2CO_3 + O_2$ #### 氧化性与还原性 可以氧化氧化铁得到高铁酸钾，被高猛酸根还原为氧气 #### *制备* **$Na_2O_2$可以由$Na$和去除了$CO_2$的空气反应得到，$Sr$和$Ba$也差不多，其他的可以通过一些奇妙的方法得到，比如$Li_2O_2$可以通过$LiOH$的乙醇饱和溶液与$H_2O_2$反应得到。$K$、$Rb$、$Cs$的过氧化物很难直接反应得到纯净的，因为其很容易会被氧化成超氧化物，可以通过在真空中持续加热其超氧化物得到。$MgO_2$可以通过$NaO_2$与$MgCl_2$反应得到，$CaO_2$可以通过复分解反应得到：$CaCl_2$和$H_2O_2$反应得到。 #### 稳定性 - 碱金属中，$Li_2O_2$的热稳定性较差，其他的都很好 - 碱土金属中，热稳定性从$MgO_2$到$BaO_2$逐渐升高。 ### 超氧化物和臭氧化物 超氧根很大，只有大半径的阳离子与之匹配才可以保证稳定性，如$KO_2$、$RbO_2$等 #### 各种反应 - 超氧化物与水反应生成氧气、过氧化氢、碱 - 臭氧化物与水反应不生成过氧化物，直接生成氧气和碱 - 超氧化物高温分解为普通氧化物和氧气 - 超氧化物与$CO_2$反应生成氧气和碳酸盐 #### 制备 干燥的钾、钠、铷、铯的碱与臭氧反应可以得到它们的臭氧化物。 ### 氢氧化物 $Be(OH)_2$具有两性，其他的氢氧化物均具有碱性；从上到下溶解度逐渐增强，碱性逐渐增大。 - 离子势$\Phi$：$\sqrt{\Phi}$ 越大，金属的氢氧化物的越容易电离出氢，越小越容易电离出氢氧根，离子势越大，其水合离子在水溶液中的移动速度越慢。 ## 盐类 #### 盐的溶解性 同族从上到下，硫酸盐、碳酸盐溶解性下降；氢氧化物、氯化物递减。 盐的溶解性主要考虑阴阳离子是否匹配，锂的强酸盐易溶于水，而其弱酸盐溶解性较差，$LiF$、$Li_2CO_3$。 碱土金属与负电荷高的酸根离子形成的盐溶解度较低，因为大小匹配，晶格能大；碱土金属的碳酸、磷酸、草酸盐都难溶于水。$BeSO_4$、$MgSO_4$易溶于水，$CaSO$ $SrSO_4$难溶于水 #### 盐的结晶水与复盐 离子势$\Phi$越大，与水结合的倾向越大，形成结晶水合盐的倾向就越大。 - 硝酸盐：只有$LiNO_3$带有结晶水 - 碳酸盐：只有$LiNO_3$不带有结晶水 #### 含氧酸盐的热稳定性 $Li$和小半径碱土金属离子的极化能力较强，可以把硝酸根中的氧夺过来；大半径碱土金属的硝酸盐的分解较为复杂，涉及多个过程。在这个意义上，离子势小的阳离子组成的盐更稳定。